내연기관의 노킹현상/ 디젤 기관의 연소과정

가솔린 기관의 노킹

 

1. 개요

가솔린 기관의 노킹은 압축비가 높거나 기관이 가열되었을 때 정상연소와 다른 굉음과 진동이 발생하고, 배기관으로 흑연과 불꽃을 토출하여 출력이 저하하는 것이다. 

노크가 발생할때 화염전파 속도는 300~2000m/s(정상속도 15~25m/s)로, 계속 운전하면 과열로 인해 피스톤 헤더와 배기밸브 등 국부부모 등이 발생하여 기관이 손상될 수 있다.

 

2. 원인

• 흡기 온도와 압력(평균제동 유효압력)이 높을때
• 실린더 과열
• 기관이 저속으로 화염전파 속도가 느릴때 (연소실 모양의 불량)
• 점화시기가 빠를 때
• 혼합비가 농후(약 12.5 : 1 ) 할때

 

3. 영향

• 연소실의 온도상승 및 배기온도 강하
• 평균 유효압력의 감소
• 유효일량 감소(프리 이그니션의 발생)
• 금속성 타음 발생 및 기관 각부 응력 증가
• 배기색 변색(노크시 갈색, 흑색)

 

4. 방지대책(노크 억제법)

• 착화지연이 큰 연료 사용(고옥탄가)
• 화염전파 거리를 짧게 함(화염전파속도 향상)
• 냉각수나 급기 온도를 낮춤
• 연소 말기의 혼합가스 온도를 저하시켜 자연발화 억제
• 회전수 증가
• 혼합비는 12.5기준으로 희박하게 함
• 교축밸브를 교축시킴
• 알코올 등을 흡기 중에 분사하여 기화열로 냉각

디젤 기관의 노킹

 

1. 착화지연에 따른 부작용: 분사연료가 일시에 연소하여 대량의 발열로 압력과 온도가 급속히 상승하여, 실린더 내에 급속적인 충격파로 인한 굉음이 발생

2. 발생원인

• 연료의 착화성 문제
• 실린더 내의 압력 저하
• 공기의 온도가 낮음
• 분무상태 불량
• 공기와류 불량
• 연료의 미립도 불량

3. 방지책

• 압축비를 높게함
• 분사시기를 지연
• 공기의 와류가 최대일때 분사
• 과급기 사용
• 흡기, 냉각수 온도, 연소실 온도를 높임
• 회전수를 증가하면 단열에 가까워지므로 공기유동이 증가하여 지연시간 감소